Mit den in Versuch KT 6 gefertigten Spritzguss-Probekörpern
werden Werkstoffuntersuchungen wie Reißfestigkeit, Schlagfestigkeit und
Ermittlung der inneren Spannung (optische
Spannungsprüfung) zur Feststellung der optimalen Einstellung der
Spritzgießmaschine durchgeführt.
1.Zweck und Anwendung
Der Zugversuch nach dieser
Norm dient zur Beurteilung des Verhaltens von Kunststoffen bei einachsiger
Beanspruchung auf Zug. Die Prüfung wird an bestimmten Probekörpern unter
festgelegten Bedingungen für die Vorbehandlung, das Prüfklima und die
Prüfgeschwindigkeit durchgeführt. Der Zugversuch dient in erster Linie zur
Qualitätskontrolle.
2. Begriffe
Zugspannung s im Sinne dieser Norm ist die auf den kleinsten
gemessenen Anfangsquerschnitt des Probekörpers
bezogene Kraft zu jedem beliebigen Zeitpunkt des Versuches.
Reißfestigkeit sR ist
die Zugspannung im Augenblick des Reißens.
Dehnung e ist die auf die ursprüngliche
Messlänge des Probekörpers bezogene Längenänderung zu jedem beliebigen
Zeitpunkt des Versuches.
Reißdehnung eR ist die Dehnung beim Reißen.
3. Probekörper
Die Probekörper werden bei
vorgegebenen Bedingungen im Spritzguss hergestellt.
Verwendet werden Zugstäbe als Normprobekörper
|
Abbildung 701: Kraft-Längenänderungsdiagramm
|
Hierin bedeuten:
Fmax
Höchstkraft
FR
Reißkraft
FS
Kraft bei Streckspannung
FSx
Kraft bei x % Dehnspannung
DLFmax
Längenänderung bei Höchstkraft
DLR
Längenänderung bei Reißkraft
DLS
Längenänderung bei Streckkraft
(Kraft bei Streckspannung)
DLSz
Längenänderung bei der Kraft, die
der z % Dehnspannung entspricht |
4.Vorbehandlung
Die Prüfkörper werden mindestens
16 h lang im Normalklima 23/50 gelagert.
Hierbei bedeuten nach DIN
50014
"Normalklima 23/50": 23 °C ± 2 °C und 50 % ± 5 % relative
Luftfeuchtigkeit bei einem Luftdruck von 800 bis 1060 mbar (80 bis 106 kPa).
5.
Formeln
| sR = FR / A0
in N / mm2 |
mit sR =
Reißfestigkeit
FR =
Reißkraft
A0 =
Anfangsquerschnitt = b * h; b = Breite und h = Höhe |
| eR = DLR*
100 / L0 in % |
mit eR
= Reißdehnung
DLR
= Längenänderung beim Bruch
L0
= Anfangslänge |
1. Zweck und Anwendung
Der Schlagbiegeversuch
dient zur Ermittlung das Verhaltens von definierten Probekörpern bei
definierter Schlagbiegebeanspruchung und zur Beurteilung der
Sprödigkeit oder der Zähigkeit innerhalb der durch die Prüfbedingungen
gezogenen Grenzen.
2.
Begriffe
Die Schlagzähigkeit an ist die vom ungekerbten
Probekörper verbrauchte Schlagarbeit AN, bezogen auf den
Querschnitt des Prüfkörpers vor dem Versuch.
3. Probekörper
Die Probekörper
werden bei vorgegebenen Bedingungen im Spritzguss hergestellt.
4. Vorbehandlung
Wie bei Zugversuch.
5. Formeln
1.
Zweck und Anwendung
Die spannungsoptische
Untersuchung dient zur Beurteilung von Molekülorientierungen
in durchsichtigen Kunststoffteilen.
2.
Begriffe
Molekülorientierungen
bewirken innere Spannungen, die zu Verformungen
und Spannungsrissen im Kunststoffteil führen können. Sie sind
deshalb bei der Verarbeitung zu vermeiden. Je
größer die Molekülorientierungen sind, um so größer sind im allgemeinen
auch die inneren Spannungen. Für
vorgenannte Beurteilung dient die Bestimmung der Isochromaten:
Bei Durchleuchten des Kunststoffteils
mit polarisiertem Licht zeigen
sich Linien (Isochromaten), die ein Maß für die Molekülorientierungen
sind und somit auch eine Aussage über die inneren Spannungen zulassen.
3. Probekörper
Die
Probekörper werden bei vorgegebenen Bedingungen im Spritzguss hergestellt. Es
handelt sich hier um Rechteckplatten.
4. Vorbehandlung
Wie
bei Zugversuch.
5.Formeln
Anzahl
der Isochromaten = rel. Maß für Spannungen
Der Zugversuch wird an einer Prüfmaschine
("Tensiometer") nach DIN 51
221 der Klasse 1
entsprechend DIN 51 220 durchgeführt.
| Typ: |
TZM 10 kN |
|
Hersteller:
|
Fa.Wolpert |
|
max. Belastung:
|
10 kN |
| max.
Hub: |
1400 mm |
| Traversengeschwindigkeit: |
0 bis 1000 mm/min |
Die Kraftmessung erfolgt elektronisch mit
induktivem Kraftaufnehmer über einen Messverstärker. Mit einem 10 - Gang-Potentiometer
wird die Längenänderung über den Traversenweg ermittelt. Die Anzeige der Messgrößen
erfolgt digital. Kraft-Verlängerungskurven können mit einem
externen Schreiber aufgezeichnet werden.
Zur
Bestimmung der Schlagzähigkeit dient ein Pendelschlagwerk nach DIN
51 222.
| Hersteller: |
Fa.Wolpert |
| Hammertyp: |
Charpy |
| max. Schlagarbeit: |
1 J
oder 4 J |
Ein
drehbar gelagerter Hammer wird auf die Probe, die an zwei Backen
anliegt, fallengelassen. Die für das Durchschlagen verbrauchte Energie
wird durch einen Schleppzeiger angezeigt.
Zur spannungsoptischen Untersuchung dient
ein Plastiskop nach Dr. Schneider. Es ist mit weißem und Na-Dampf-Licht
sowie einer Vorrichtung für linear und zirkular polarisiertes Licht
ausgestattet.
Das linear polarisierte Licht dient zur Bestimmung der Isoklinen, das zirkular
polarisierte Licht zur Bestimmung der Isochromaten.
Für alle Prüfungen ist die Raumtemperatur und
die rel. Luftfeuchtigkeit fest zu halten. (Vorgeschrieben sind 23 ± 2 °C).
Eventuelle Fehlstellen am Prüfkörper (Lunker, Kerben, Einfallstellen) sind zu notieren.
4.1 Zugversuch
-
Es werden 4 Proben geprüft.
-
Die Abmessungen der Proben sind auf 0,01 mm genau zu messen.
-
Die Prüfgeschwindigkeit beträgt 50
+ 5 mm/min (Taste 1 ).
-
Der Messbereich für die Kraft (F) wird mit 2 kN
gewählt (Taste 2).
-
Nach exakt senkrechtem Einlegen der Probe in die Spannbacken wird der
Traversenantrieb in Gang gesetzt (Taste I).
-
Nachdem der Bruch erfolgt ist hält die Maschine
automatisch an. Die Maximalkraft
wird notiert.
-
Durch gleichzeitiges Betätigen der Taste I und " wird die Traverse in ihre ursprüngliche Position zurückgefahren. Eine neue
Probe kann eingespannt werden.
Schlagbiegeversuch
Vorsicht: Der Hammer kann Handverletzungen hervorrufen!
-
Es werden 5 Proben geprüft.
-
Die Breite und Dicke
der Probe ist auf 0,1mm genau zu messen.
-
Durch Blindversuch sind
Schlagarbeitsverluste durch Reibung festzustellen.
-
Danach wird die Probe
hochkant, mittig und bündig in die Backen eingelegt.
-
Der Hammer wird ausgelöst
und die Schleppzeigeranzeige notiert.
-
Der Hammer wird wieder eingeklinkt, der
Schleppzeiger zurückgenommen und die nächste Probe eingelegt.
Spannungsoptische Untersuchung
Zur Bestimmung der Isochromaten bleibt das
l / 4 -Filter eingeschwenkt
(zirkulare Polarisation). Die Probe wird zwischen Polarisator und Analysator
gebracht. Arbeitet man mit weißem Licht, so werden Linien mit gleicher Farbe (Isochromaten) ausgezählt, arbeitet man aber mit monochromatischem Licht (Na-Dampf),
so werden die dunklen Linien ausgewartet. Das Orientierungsbild ist im
Protokoll zu skizzieren.
Das Versuchsprotokoll ist gleichzeitig als
Auswertetabelle angelegt.
Eventuelle Fehlstellen am Prüfkörper (Lunker,
Kerben, Einfallstellen) sind herauszustellen und zu interpretieren. Die
Reißfestigkeit sR ist zu berechnen und jeweils der arithmetische
Mittelwert zu bilden.
Es ist
für den Normkleinstab ohne Kerbe die Schlagzähigkeit an zu
berechnen (mit Kerbe: "Kerbschlagzähigkeit"). Der
arithmetische Mittelwert aus 5 Einzelprüfungen ist zu bilden.
Weitere
5 Probekörper sind zu prüfen,
wenn das arithmetische Mittel 
aller absolut gerechneten Abweichungen Dan der Einzelwerte vom Mittelwert
größer als 10 % ist.
und 
in % mit n = Anzahl der Messwerte.
Die Anzahl der Isochromaten ist festzuhalten,
sowie das Orientierungsbild qualitativ zu beschreiben.
Die Eigenschaftsrichtwerte des
Materialherstellers sind ins Protokoll zu übernehmen (siehe Kap. 6 dieses
Versuchs).
Alle Messergebnisse sind in einem Diagramm
zusammenzufassen. Auf der x-Achse ist die variierte Versuchsbedingung aufzutragen.
Die optimale Versuchsbedingung ist
herauszufinden und zu begründen.
| Mater
ial: Polystyrol (PS) |
Hersteller: BASF |
Typ: Polystyrol
143 E |
Mechanische Eigenschaften:
| Zugfestigkeit
Reißdehnung
Schlagzähigkeit
bei 23*C
Dichte |
DIN
53 455:
DIN
53 455:
DIN
53 453:
DIN
53 479: |
46 N/mm2
2
%
11 kJ/m2
1,05 g/cm3 |
1. DIN,
DIN-Taschenbuch Nr. 18: Prüfnormen f. Kunststoffe
2. Stoeckhert, Kunststoff-Lexikon
3. Saechtling, Kunststoff-Taschenbuch
4. Domininghaus, Kunststoffe II
Kunststoffverarbeitung
5. Betrifft
Spannungsoptik (Isochromaten.):
Haenle./Gnauck/Harsch
Praktikum der
Kunststofftechnik
6. BASF
Kunststoffverarbeitung im Gespräch: Spritzguss
7. J. F. Salhofer u.
a.
Kunststoffe kurz und bündig Kunststoffverarbeitung
© Prof. Dr. M. Häberlein, Ing. Bert Scholz in FH Frankfurt, Fb
2, Stg Verfahrenstechnik
